第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、鋁合金的凈化

熔體凈化是發(fā)展鑄造鋁合金的一個(gè)重要部分。目前鑄造鋁合金的熔體精煉凈化技術(shù)大體分為吸附法和非吸附法兩大類(lèi)。吸附法主要依靠精煉劑產(chǎn)生精煉氣泡，并對(duì)夾雜物進(jìn)行吸附而除去，達(dá)到凈化鋁液的目的，這類(lèi)方法中主要包括浮游法、熔劑法和過(guò)濾法等。非吸附法依靠其它物理、化學(xué)作用來(lái)達(dá)到凈化鋁液的目的，包括真空處理、超聲波處理、壓力結(jié)晶、直流電場(chǎng)、鈦屑處理、旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)和稀土元素儲(chǔ)氫法等。非吸附法對(duì)鋁液的精煉作用不但發(fā)生在吸附界面上，而且能對(duì)整體鋁液發(fā)生作用。

2、鑄造鋁合金的變質(zhì)處理

通過(guò)加入鈉或鈉鹽進(jìn)行變質(zhì)仍然是目前工業(yè)使用的主要方法。隨著現(xiàn)代顯微技術(shù)和觀察手段的進(jìn)步，對(duì)變質(zhì)機(jī)理也得到逐步認(rèn)識(shí)，其中硅的生長(zhǎng)受到抑制學(xué)說(shuō)普遍為人接受。

由于鈉變質(zhì)時(shí)，生成的氟鹽對(duì)設(shè)備腐蝕大，并且Na在高溫下易于揮發(fā)，變質(zhì)衰退很快，國(guó)內(nèi)曾開(kāi)發(fā)了許多新型的變質(zhì)方法， 研究 表明，抑制共晶Si生長(zhǎng)的外來(lái)質(zhì)點(diǎn)的最佳原子半徑為0.196nm，因此，除了鈉和鍶以外，可作為變質(zhì)元素的還包括碲、鋇、銻、鉀、稀土、釔、硼和硫等元素。人們將變質(zhì)工藝按要求概括為四個(gè)要素，即變質(zhì)溫度、變質(zhì)時(shí)間、變質(zhì)劑用量和變質(zhì)操作方法。

3、鎂合金的熔體保護(hù)技術(shù)

目前，鎂合金在熔煉時(shí)，生產(chǎn)中采用最廣泛的仍然是覆蓋熔劑的方法，鎂合金的熔劑由MgCl2、NaCl、KCl、BaCl2和CaF2等氯鹽、氟鹽的混合物組成，在鎂合金熔化溫度下，熔融的熔劑借助表面張力的作用，在鎂液表面形成一個(gè)連續(xù)而完整的覆蓋層，隔絕合金液與大氣的接觸，防止鎂的燃燒。國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種新型鎂合金阻燃添加材料，由于鎂合金在保溫爐和澆注過(guò)程中采用熔劑覆蓋，易形成非金屬夾雜物，而且很難清除干凈，降低鎂合金的塑性和耐腐蝕性，因此采用氣體保護(hù)法是當(dāng)前的發(fā)展方向，SF6、N2、CO2、SO2氣體中的幾種組成的混合氣體，會(huì)在鎂液表面形成致密的連續(xù)薄膜，阻止鎂合金液的后續(xù)氧化。通常采用聯(lián)合氣體法對(duì)鎂合金液體進(jìn)行保護(hù)，其特點(diǎn)是在干燥空氣和CO2的混合氣體中加入極少量的SF6氣體。

4、鎂合金晶粒細(xì)化技術(shù)

獲得細(xì)小的晶粒組織，對(duì)提高鎂合金的塑性具有重要意義。通常鎂合金晶粒細(xì)化技術(shù)包括異質(zhì)生核法、固液相區(qū)壓力法、鑄錠形變法和快速凝固法。其中異質(zhì)生核法由于在液態(tài)合金中添加晶粒細(xì)化劑，操作簡(jiǎn)單，適合于異型件的鑄造，是主要的鎂合金晶粒細(xì)化方法。

添加含鋯的晶粒細(xì)化劑可以細(xì)化晶粒。這是由于鋯在液態(tài)鎂中的溶解度很小，發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)，鎂液中僅能溶解約0.6％(質(zhì)量比)的鋯，且鋯和鎂不形成化合物。凝固時(shí)鋯首先以α－Zr質(zhì)點(diǎn)的形式析出，鎂的α相在α－Zr質(zhì)點(diǎn)外部形成包晶組織。α－Zr和鎂晶型一致，晶格常數(shù)接近，可以作為鎂晶粒形核的核心質(zhì)點(diǎn)。但由于鋯和鋁易形成穩(wěn)定的Al3Zr化合物，而且Al3Zr晶體為體心正方型結(jié)構(gòu)，與鎂相差很大，不適合于Mg－Al系合金的晶粒細(xì)化。在Mg－Al合金中主要采用加碳的晶粒細(xì)化方法。

對(duì)合金液進(jìn)行過(guò)熱處理，也是近年發(fā)展的一種新型晶粒細(xì)化方法。過(guò)熱處理是澆注前將熔體溫度升高并保溫一段時(shí)間后，再降溫至澆注溫度進(jìn)行澆注的工藝過(guò)程。過(guò)熱處理對(duì)Mg－Al系合金有明顯的細(xì)化作用。過(guò)熱處理雖然可以細(xì)化晶粒，但是由于熔體溫度的升高加重了合金的氧化和吸氣現(xiàn)象，又由于雜質(zhì)和熔體合金的密度差較小，不利于雜質(zhì)的重力分離，反而降低了鑄件的質(zhì)量。

5、鈦合金的感應(yīng)熔煉技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)工業(yè)中廣泛使用的熔煉方法是真空自耗電極電弧熔煉法。雖然可以有效保證合金液具有一定的過(guò)熱度和較為準(zhǔn)確的合金熔體成分，但是這種方法對(duì)于原料電極的質(zhì)量要求極高，并且熔池表面積大，深度小，造成高蒸氣壓元素（例如Al元素）的揮發(fā)損失很大，對(duì)控制合金成分不利，而水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉方法，是將分瓣設(shè)置并通水冷卻的銅質(zhì)坩堝置于感應(yīng)電磁場(chǎng)下進(jìn)行熔煉，可以最大限度的發(fā)揮感應(yīng)熔煉方法的優(yōu)勢(shì)。

利用水冷坩堝熔煉鈦合金早在20世紀(jì)70年代就有了報(bào)道。美國(guó)礦業(yè)局首先采用水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉金屬鈦，結(jié)果表明水冷銅坩堝與金屬熔體之間存在一層由鈦熔體凝固而產(chǎn)生的固體殼層即所謂凝殼。此時(shí)坩堝內(nèi)襯相當(dāng)于由所熔金屬制成，即坩堝內(nèi)表面與金屬熔體成分相同，避免了坩堝對(duì)金屬熔體的污染。隨著冷坩堝組合塊數(shù)及電源輸入功率的增加，強(qiáng)烈的磁場(chǎng)作用促進(jìn)爐料迅速熔化并產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，使金屬熔體的溫度和成分均勻，并能獲得一致的過(guò)熱度。由于新型的鈦合金和Ti－Al化合物基合金的成分較復(fù)雜，合金元素含量允許偏差小，采用鈦合金常用的電弧熔煉方法很難滿足對(duì)合金成分的要求。水冷坩堝感應(yīng)凝殼熔煉特別適于這方面的工作，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在熔煉TC4合金、高強(qiáng)度鈦合金、高Nb和W含量鈦鋁合金，以及含B、C鈦基復(fù)合材料方面曾進(jìn)行了大量的 研究 工作，結(jié)果表明合金成分均勻，間隙元素含量低，合金液的過(guò)熱度適當(dāng)，滿足靜態(tài)和離心澆注的要求。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。

鑄造工藝可分為三個(gè)基本部分，即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱(chēng)為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。

金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過(guò)程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過(guò)程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測(cè)試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時(shí)，為了達(dá)到更高要求，金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。

不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項(xiàng)工作。砂型鑄造中用來(lái)造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱(chēng)為造型材料造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)。后者是專(zhuān)為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計(jì)的，連續(xù)混合，速度快。

造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車(chē)間里，造型造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷和熱芯盒機(jī)等。

鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經(jīng)過(guò)清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動(dòng)條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時(shí)，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。

鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件，如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無(wú)法成形。

另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬，金屬種類(lèi)幾乎不受限制；零件在具有一般機(jī)械性能的同時(shí)，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件，在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的。

鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設(shè)備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機(jī)，有造型造芯用的各種造型機(jī)、造芯機(jī)，有清理鑄件用的落砂機(jī)、拋丸機(jī)等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。

鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點(diǎn)，主要是適應(yīng)性廣、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。鑄造生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對(duì)環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來(lái)更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

有色鑄件產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節(jié)能的要求和社會(huì)對(duì)恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來(lái)越高。為適應(yīng)這些要求，新的鑄造合金將得到開(kāi)發(fā)，冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。

有色鑄件生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化程度在不斷提高的同時(shí)，將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展，以擴(kuò)大對(duì)不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)先發(fā)展，少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測(cè)和無(wú)損探傷、應(yīng)力測(cè)定方面，將有新的發(fā)展。

有色鑄件工作者在電子技術(shù)和測(cè)試手段不斷進(jìn)步的條件下，將對(duì)金屬結(jié)晶凝固和型砂緊實(shí)等理論進(jìn)行更深入的探索，以 研究 提高鑄件性能和內(nèi)部質(zhì)量的有效途徑。機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)和管理領(lǐng)域里的應(yīng)用，也將日益廣泛。

上一篇：超級(jí)電容器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)工藝發(fā)展分析（超級(jí)電容器項(xiàng)目市場(chǎng)投資可行性研究報(bào)告-節(jié)選）
下一篇：汽車(chē)沖壓件行業(yè)上、下游產(chǎn)業(yè)分析（汽車(chē)沖壓件項(xiàng)目市場(chǎng)投資可行性研究報(bào)告-節(jié)選）